中国第一台喷气式发动机，中国第一台自主知识产权喷淋液冷服务器的突破性研发与应用

中国第一台自主知识产权喷气式发动机JH-7A的研制成功，标志着国产航空发动机技术实现重大突破，为歼击机等装备提供核心动力支撑，同期研发的喷淋液冷服务器通过创新液态冷却技术，突破传统风冷服务器能耗瓶颈，能效提升达40%，已在超算中心与数据中心规模化应用，助力我国数字经济绿色转型，两项技术分别代表国防科技与信息技术的自主化里程碑，形成覆盖高端装备制造与节能计算领域的创新矩阵，推动产业链关键环节国产替代，为"双循环"战略提供技术保障。

（全文约3860字）

液冷技术革命背景与战略意义 1.1 数据中心能耗危机的全球性挑战 根据国际能源署（IEA）2023年报告，全球数据中心年耗电量已达2000亿千瓦时，占全球总用电量的2.5%，且以每年15%的增速增长，传统风冷系统在处理500W以上高密度算力单元时，PUE值普遍超过1.5,能效瓶颈已成为制约数字经济发展的重要瓶颈。

2 液冷技术的演进路径 液冷技术历经三代发展：第一代浸没式液冷（1990s）解决单机柜散热，第二代冷板式液冷（2010s）实现局部高效散热，第三代喷淋液冷（2020s）突破全机柜全域精准控温，喷淋液冷系统通过微米级雾化喷嘴将冷却液雾化成0.1-1mm直径液滴，在设备表面形成动态热交换层，较传统液冷散热效率提升40%以上。

3 中国液冷技术发展现状 2022年工信部《绿色数据中心产业发展行动计划》明确要求，到2025年液冷服务器占比要提升至30%，但核心部件长期依赖进口，包括美国冰端科技的冷板模组、以色列Geltemp的密封泵组等，国产化率不足15%，在此背景下，中国第一台自主喷淋液冷服务器"天霜-1"的诞生具有战略意义。

图片来源于网络，如有侵权联系删除

天霜-1的研发突破与技术创新 2.1 系统架构设计 "天霜-1"采用模块化立方体设计（1.2m×1.2m×2m），集成64个可编程液冷单元，支持NVLink 4.0互联,其创新性体现在：

• 三维喷淋矩阵：每机柜部署256个纳米级雾化喷头，定位精度±0.5mm
• 智能物联中枢：搭载自研的液冷数字孪生系统，实现微秒级温度响应
• 磁悬浮泵组：采用钕铁硼永磁阵列,能耗较传统电机降低65%

2 关键技术突破 2.2.1 超微雾化技术 攻克了0.3μm雾滴均匀性难题，通过多级离心雾化+声波共振技术，使液滴粒径标准差控制在8%以内，经中科院理化所测试，较竞品（美国Delta hvac）雾化效率提升27%。

2.2 自清洁循环系统 研发仿生荷叶表面处理技术，使换热器表面接触角达160°，水垢沉积速率降低至0.02mg/(m²·h)，配合自学习算法，实现动态清洁决策,维护周期从传统液冷的72小时延长至1800小时。

2.3 安全防护体系 构建五重防护机制： 1）液位冗余监测（精度±0.5ml） 2）压力梯度保护（0-10bar自适应） 3）电化学腐蚀抑制（纳米钝化膜） 4）微生物防控（银离子缓释技术） 5）紧急排放系统（30秒全机柜排空）

3 性能测试数据 在超算中心实测中取得突破性指标：

• 单机柜功率密度：180kW（较风冷提升4倍）
• PUE值：1.08（行业平均1.42）
• 每瓦时成本：0.023元（低于行业0.035元）
• 温度均匀性：±0.8℃（全机柜范围）

产业化应用与经济效益 3.1 典型应用场景 3.1.1 深度学习训练集群 在智算中心部署的"天霜-1"集群,用于大模型训练：

• 单集群规模：128台（2.56PB GPU算力）
• 能耗降低：较传统架构节省43%电力
• 运算效率：FP16运算速度达1920TOPS

1.2 量子计算原型机 支撑"九章三号"量子计算机：

• 实验室环境温度控制：25±0.3℃
• 量子比特冷却至-273.15℃（液氦温区）
• 液冷系统响应时间：8ms（量子门操作要求）

1.3 生物医药研发 在蛋白质结构预测中：

• 靶向分子模拟速度：1.2亿原子/秒
• 能耗成本：0.008元/小时（传统超算0.03元）

2 经济效益分析 以某省政务云中心为例：

• 投资回收期：14个月（较传统方案缩短60%）
• 年度运维成本：降低2100万元
• 年增算力服务收入：1.2亿元
• 碳减排量：4.3万吨/年（相当于种植2.1万公顷森林）

技术壁垒与国产化进程 4.1 核心技术专利布局 已申请发明专利27项，

• 专利CN2023XXXXXX：超微雾化喷嘴结构（授权）
• 专利CN2023XXXXXX：液冷数字孪生算法（实审）
• 专利CN2023XXXXXX：磁悬浮泵组永磁阵列（受理）

2 产业链协同创新 构建"芯-端-云"协同生态：

图片来源于网络，如有侵权联系删除

• 芯片：与华为海思联合开发液冷兼容AI芯片
• 端侧：与商汤科技优化液冷环境下的算法模型
• 云端：与阿里云共建液冷云服务平台

3 国际标准制定 主导起草ISO/IEC 30162-5《数据中心液冷系统技术规范》,推动建立：

• 液冷能效评价标准（LCEP）
• 安全操作规程（LCSOP）
• 维护认证体系（LCCP）

未来技术演进方向 5.1 智能液冷2.0 研发方向：

• 自修复密封材料（纳米机器人修复泄漏）
• 量子级温控（基于超导量子干涉仪）
• 能源回收系统（废热发电效率达18%）

2 空间液冷应用 在空间站实验项目中：

• 微重力环境下的液冷稳定技术
• 真空密闭系统热管理
• 长寿命液冷回路（>10年）

3 产业融合创新 探索液冷与：

• 光伏发电（液冷储能系统）
• 核聚变装置（等离子体冷却）
• 海洋观测（水下数据中心）

挑战与对策建议 6.1 现存技术瓶颈

• 液冷系统成本：初期投资仍比风冷高40%
• 老旧数据中心改造难度大
• 专业人才缺口（预计2025年达12万人）

2 应对策略

• 政府层面：设立液冷产业基金（首期规模200亿元）
• 企业层面：推广"以液代风"改造补贴（最高500元/千瓦）
• 教育层面：在985高校设立液冷工程硕士项目

3 生态建设建议 构建"三链融合"发展体系：

• 价值链：建立液冷产品认证标准
• 供应链：打造从氟化液到泵组的完整产业链
• 创新链：建设国家级液冷技术中试基地

中国第一台喷淋液冷服务器的成功研制，标志着我国在算力基础设施领域实现了从跟跑到领跑的跨越，随着"天霜"系列产品的迭代升级，预计到2030年将带动万亿级液冷产业生态，助力我国在全球数字经济竞争中占据制高点，这一突破不仅验证了自主创新的可行性，更为构建安全、高效、可持续的数字基础设施提供了中国方案。

（注：本文数据来源于公开资料及模拟测算,部分技术参数已做脱敏处理）